09保护模式下的进程调度.docx
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09保护模式下的进程调度
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本实验采用C与汇编语言混合编程，利用计时中断实现保护模式下多个进程间的简单切换。
1程序结构
1.1运行过程
●系统加电或重启-------------------------------------------
●系统初始化系统BIOS例程
●加载引导扇区
●控制权交给引导扇区--------------------------------------
●加载loader引导扇区（BOOT5）
●跳转到loader------------------------------------------------
●获取并显示内存信息
●定义并初始化GDT
●进入保护模式装载（LOADER）
●启动分页机制
●加载kernel
●跳转到kernel------------------------------------------------
●切换到内核GDT内核（KERNEL）
●初始化8259A************************
●初始化IDTprotect.c：
init_prot（）*
●在GDT中添加TSS和3个LDT描述符*
●初始化TSS**************************
●初始化进程表************************
●设置时钟中断处理程序*
●打开时钟中断main.c：
kerel_main（）*
●调用restart***************************
●进程切换-----------------------------------------------------
1.2程序目录
下面是我们程序目录ps中的子目录结构及文件的功用。
tree
.
├──a.img（FAT12软盘映像：
将复制进文件LOADER.BIN和KERNEL.BIN）
├──boot（引导&装入）
│ ├──boot.asm（引导扇区：
FAT12、装入LOADER.BIN）
│ ├──include（包含汇编程序）
│ │ ├──fat12hdr.inc（FAT12的常量定义）
│ │ ├──load.inc（装载地址的常量定义）
│ │ └──pm.inc（保护模式的常量与宏定义）
│ └──loader.asm（装载程序：
获取并显示内存信息、定义并初始化GDT、
├──include（包含头文件）进入保护模式、启动分页机制、加载kernel）
│ ├──const.h（定义类型和常量）
│ ├──global.h（定义全局数据结构[数组]）
│ ├──proc.h（定义进程表和任务结构）
│ ├──protect.h（定义保护模式下的数据结构类型和符号常量）
│ ├──proto.h（定义函数的原型）
│ ├──sconst.inc（定义汇编程序用的PCB、时钟控制器常量和选择符常量）
│ ├──string.h（定义memcpy和memset的函数原型）
│ └──type.h（定义无符号整数和函数指针类型）
├──kernel（内核程序）
│ ├──clock.c（定义时钟中断处理程序clock_handler）
│ ├──global.c（定义全局数据结构[数组]）
│ ├──i8259.c（初始化时钟控制器）
│ ├──kernel.asm（切换GDT、装入IDT和TTS、调用main.c中的kerel_main（）、
│ │ 定义异常和硬件中断处理、定义save和restart函数）
│ ├──main.c（初始化进程表、定义用户进程函数）
│ ├──protect.c（定义异常与硬件中断处理、初始化TSS和LDT描述符）
│ └──start.c（复制GDT、初始化IDT）
├──lib（库函数）
│ ├──kliba.asm（定义显示串、端口I/O和开闭硬件中断的汇编函数）
│ ├──klib.c（定义整数转字符串、显示整数和延时函数）
│ └──string.asm（定义内存复制、内存设置和串复制函数）
└──Makefile（定义用于自动编译和软盘挂载/文件复制的Make文件）
1.3逻辑框图
与实模式下进程调度的类似。
1.4运行结果
2程序模块
boot.asm与我们的boot5.asm相同，loader.asm及其3个包含文件fat12hdr.inc、load.inc和pm.inc与上次实验中的相同，没有必要重复介绍。
下面只是关于内核程序诸模块的功能介绍与代码分析。
2.1应用程序函数
为了简单，我们在内核程序组中增加了C程序main.c，在其中初始化进程表，并定义3个函数TestA、TestB、TestC来充当3个用户进程。
2.1.1进程函数TestX
这些进程函数很简单，只是显示字符串“A”/“B”/“C”+计数+句点的死循环。
下面它们的C语言源代码（main.c）：
/*===========================================================*
TestA
*===========================================================*/
voidTestA（）
{
inti=0;
while
（1）{
disp_str（"A"）;
disp_int（i++）;
disp_str（"."）;
delay
（1）;
}
}
/*===========================================================*
TestB
*===========================================================*/
voidTestB（）
{
inti=0x1000;
while
（1）{
disp_str（"B"）;
disp_int（i++）;
disp_str（"."）;
delay
（1）;
}
}
/*===========================================================*
TestC
*===========================================================*/
voidTestC（）
{
inti=0x2000;
while
（1）{
disp_str（"C"）;
disp_int（i++）;
disp_str（"."）;
delay
（1）;
}
}
2.1.2串显示函数disp_str
进程函数中的字符串显示函数disp_str被定义在汇编库程序kliba.asm（也与上次实验的相同）中：
;=============================================================
;voiddisp_str（char*info）;
;=============================================================
disp_str:
pushebp
movebp,esp
movesi,[ebp+8];pszInfo
movedi,[disp_pos]
movah,0Fh
.1:
lodsb;ds:
esi->al
testal,al
jz.2
cmpal,0Ah;是回车吗?
jnz.3
pusheax
moveax,edi
movbl,160
divbl
andeax,0FFh
inceax
movbl,160
mulbl
movedi,eax
popeax
jmp.1
.3:
mov[gs:
edi],ax
addedi,2
jmp.1
.2:
mov[disp_pos],edi
popebp
ret
该函数通过改写显存内容来显示字符（绿色代码）。
在此函数中字符串被显示在由全局变量disp_pos所指定的位置，显示完后再更新该变量的值（红色代码）。
如果显示的字符是回车符，则让EAX=EDI（=disp_pos），EAX/160=AL，EDI=（AL++）*160为下一行的首地址（蓝色代码）。
因每行80列，每个字符位占两个字节（AL=字符、AH=颜色），所以一行为160B。
2.1.3延时函数delay
延时函数delay则被定义在C库程序klib.c中，它是一个三层循环，最外层的循环是函数的输入参数，在我们的程序中取为1：
/*===========================================================*
delay
*===========================================================*/
PUBLICvoiddelay（inttimes）
{
inti,j,k;
for（k=0;kfor（i=0;i<10;i++）{
for（j=0;j<10000;j++）{}
}
}
}
2.2入口函数
内核的入口在kernel.asm的_start函数（与上次实验的5.1中的代码相似，红色代码为不同的部分）中：
_start:
;把esp从LOADER挪到KERNEL
movesp,StackTop;堆栈在bss段中
movdword[disp_pos],0
sgdt[gdt_ptr];cstart（）中将会用到gdt_ptr
callcstart;在此函数中改变了gdt_ptr，让它指向新的GDT
lgdt[gdt_ptr];使用新的GDT
lidt[idt_ptr]
jmpSELECTOR_KERNEL_CS:
csinit
csinit:
;“这个跳转指令强制使用刚刚初始化的结构”
xoreax,eax
movax,SELECTOR_TSS
ltrax
jmpkernel_main
这段代码所完成的工作有：
●更新堆栈指针ESP=StackTop（跳转到kernel时已经切换了SS）
●初始化disp_pos=0
●切换GDT：
保存老GDTR、调用cstar（复制GDT、初始化IDT）、装入新GDT
●装入IDT和TSS
●跳转到main.c中的kerel_main（）函数来初始化进程表、设置时钟中断处理程序、打开时钟中断、调用restart函数
在汇编程序kernel.asm中还
●
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